科学家们打印全液体三维结构

来自能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)的科学家开发出一种印刷完全由液体组成的三维结构的方法。他们使用改良的3-D打印机，将水线注入硅油 - 由另一种液体中的一种液体制成的雕刻管。

他们设想他们的全液体材料可用于构建液体电子设备，为柔性，可拉伸设备提供动力。科学家们还预见到化学调节管子并使分子流过它们，从而产生了分离分子或精确地将纳米级构建块传递给构造不足的化合物的新方法。

研究人员已经印制了直径在10微米到1毫米之间的水线，以及长达几米的各种螺旋形和分支形状。更重要的是，材料可以与周围环境相适应并反复改变形状。

“这是一种可以自我重组的新型材料，它有可能被定制到液体反应容器中，用于从化学合成到离子转移到催化的多种用途，”伯克利实验室材料的访问学者科学家Tom Russell说。科学部。他与材料科学部门的博士后研究员Joe Forth以及伯克利实验室和其他几家机构的其他科学家合作开发了这种材料。他们报告了他们的研究3月24日在杂志先进材料。

这些材料起源于两个方面：学习如何在另一种液体中制造液体管，然后自动化该过程。

第一步，科学家开发出一种方法，用特殊的纳米颗粒衍生的表面活性剂将水管套在水中，将水锁定到位。表面活性剂，基本上是肥皂，防止管破裂成液滴。他们的表面活性剂在工作上非常出色，科学家称它为纳米粒子超级发光体。

通过将金纳米颗粒分散到水中并将聚合物配体分散到油中来实现超级膨胀。金纳米粒子和聚合物配体想要彼此附着，但它们也希望保留在它们各自的水和油介质中。配体是在位于伯克利实验室的DOE办公室科学用户设施Molecular Foundry的Brett Helms的帮助下开发的。

在实践中，在将水注入油中之后不久，油中的数十个配体附着到水中的各个纳米颗粒，形成纳米颗粒超级合金。这些超级玻璃杯像玻璃一样堵塞在一起并玻璃化，这可以稳定油和水之间的界面并将液体结构锁定在适当位置。

“这种稳定性意味着我们可以将水拉伸成管状，它仍然是一个管子。或者我们可以将水形成椭圆体，它仍然是一个椭圆体，”拉塞尔说。“我们使用这些纳米粒子超级玻璃来打印持续数月的水管。”

接下来是自动化。通过移除用于打印塑料的组件并用注射泵和挤出液体的针替换它们，改进了现成的3-D打印机。然后，他对打印机进行编程，将针插入油基板中，并以预定的方式注入水。

“我们可以从针头挤出液体，并将水线放在我们想要的三维空间中，”Forth说。“我们还可以通过外力对材料进行平移，这会瞬间破坏超级稳定性并改变水线的形状。结构可无限重新配置。”